关于双能量X射线成像技术，你想知道的都在这里了
X 光成像是一种非常常见的医学诊断和医学成像技术。例如，传统 DR (Digital Radiography) 技术的基本几何示意图如下，X 射线光管发出光子束穿过患者，在平板探测器上产生二维图像。但是由于软组织和硬组织对 X 射线的质量衰减系数差异很大，导致 X 射线在组织识别上的能力受限。例如，为了评估肺部结构而拍摄胸片，在获得的图像中不可避免地被肋骨阻塞。在这种情况下，肋骨是结构噪声的主要来源，因为它们不是我们感兴趣的结构，如下图。成像的组织模糊不清，通常会增大病灶误判的概率。
早在 1976 年科学家就提出了利用双能量 X 射线成像技术来降低结构噪声。先分别用低能光子和高能光子拍摄两幅图片，然后根据低能光子和高能光子在不同组织中的质量衰减系数，通过巧妙的扣减算法将患者的投影分解为仅包含软组织和硬组织的图像，如下图。双能量成像最大的挑战在于获得两幅独立的低能(LE)和高能(HE)图像。为了实现这一点，探测器吸收的 X 射线光谱应该对 LE 图像中的低能量光子和 HE 图像中的高能量光子进行重加权。获得这种分离的光谱可以通过两种不同的方式来完成：双发成像 (Double-shot Imaging)和单发成像 (Sing-shot Imaging)。
双发成像是最直接的方法，通过改变 X 射线光管的加速电压来拍摄两幅不同能量段的图像，可以在两幅图像之间实现出色的光谱分离，并最大限度地减少图像光谱之间的重叠。但这种方法固有的时间分离会导致运动伪影出现在最后的图像中。例如在改变加速电压的过程中患者发生的心脏跳动、呼吸和肌肉运动等等，都会产生运动伪影。虽然可以使用双光源系统来解决运动伪影的问题，但也意味着更高的成本。此外，双发成像不可避免的增大了辐照剂量，两次曝光将使剂量至少增大 15%。而单发成像则采用双层平板探测器的手段，探测器主要由上下两个探测模块构成，上层探测模块测低能光子，下层探测模块探测高能光子，中间的金属滤片则用于光谱分离，如下图所示。在正常的剂量下，探测器可获得两幅光谱分离的图片，且没有运动伪影。但金属滤片的光谱分离能力有限，而且它会吸收部分光子，从而使得 HE 图像的信噪比较差。
